Cu-W薄膜表面形貌各向异性与相结构

提出了一种基于离散小波变换和分形几何概念定量描述薄膜表面形貌各向异性的新方法,并据此研究了磁控溅射Cu-W薄膜表面结构特征随退火温度的演变.结果表明,薄膜表面聚合过程有两个不同阶段:孔洞处形核和颗粒生长;薄膜表面形貌分形维数可很好地描述表面粗化程度.研究发现,表面形貌各向异性变化趋势对相结构变化敏感.指出这种结合小波变换和分形几何概念表征薄膜表面形貌的方法,可以较灵敏地探测到Cu-W薄膜表面结构各向异性变化.

Cu-W、Cu-Mo薄膜的微观结构及显微硬度分析

采用磁控共溅射方法分别制备了含有W和Mo两种不同成分的铜系薄膜,用EDX、XRD、SEM和纳米压痕仪对薄膜成份、结构、形貌和显微硬度进行了分析。结果表明,制备出的Cu-W和Cu-Mo薄膜均呈晶态结构,Cu-W和Cu-Mo形成了均匀的固溶体;经650℃热处理1 h后,Cu-W和Cu-Mo薄膜中晶粒长大,有富W和富Mo相从基体Cu相中弥散析出;Cu-W薄膜的显微硬度随W成分的增加先增加后降低;Cu-Mo薄膜的显微硬度随Mo成分的增加而持续升高,薄膜退火态的显微硬度低于沉积态。分析认为,以上结果的产生均因添加W、Mo所引起的晶粒细化效应和薄膜的热稳定性较差所致。

磁控溅射沉积Cu-W薄膜的特征及热处理的影响

采用磁控共溅射法制备含钨1.51％～14．20％（原子分数，下同）的Cu-W合金薄膜，并用EDX、XRD、SEM、显微硬度仪和电阻仪研究了其成分、结构及性能。结果表明，添加W可显著细化Cu-W薄膜基体相晶粒，晶粒尺寸随W含量的增加而减小，Cu-W薄膜呈纳米晶结构。Cu-W薄膜中存在W在Cu中形成的fcc Cu（W）非平衡亚稳过饱和目溶体，固溶度随W含量的增加而提高，最大值为10．65％。与纯Cu膜对比发现，薄膜的显微硬度和电阻率总体上随W含量的增加而显著增大。经200℃、400℃及650℃热处理1h后，Cu—W薄膜基体相晶粒长大，EDX分析显示晶界处出现富W第二相；薄膜显微硬度降低，电阻率下降，降幅与退火温度呈正相关。添加W引起的晶粒细化效应以及退火中基体相晶粒度增大分别是Cu—W薄膜微观结构和性能形成及演变的主要原因。

离子束溅射组装均质Cu-W膜不同铜钨靶功率、气压对膜结构的影响

目前,对磁控溅射组装Cu-W均质复合膜的工艺及成膜机理研究不够深入。通过磁控溅射组装均质Cu-W薄膜,考察了溅射工艺参数对膜结构的影响。结果表明:直流磁控溅射组装均质Cu-W薄膜时,钨是以β-钨为骨架固溶进部分铜的方式存在;随铜靶功率的增加,铜的晶粒尺寸先变大后变小;随钨靶功率的增大,β-钨有向非晶态转变的趋势,且铜的晶粒尺寸会明显变小;薄膜的沉积速率主要由钨靶功率决定;工作气体氩气气压低于1.0 Pa时,随气压升高,铜的晶粒尺寸变小,高于1.0 Pa时,气压对薄膜结构没有影响。